唐 伟

(中国建筑标准设计研究院，北京 100044)

0 引言

新版抗规与新版高规已经颁布和使用。这两本规范中均对“少墙框架”的定义与设计方法做出了解释和相应要求。认真理解这些规定和要求有助于更好的在具体项目中应用少墙框架结构体系。

1 少墙框架结构的定义

少墙框架结构实际上是框架—剪力墙结构中的一类较为特殊的形式，它的受力特征在“框架结构—框架剪力墙结构—剪力墙结构”的变化中接近框架结构。JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程和GB 50011-2010建筑抗震设计规范对此都有相应的定义和设计方法。

1.1 新抗规对少墙框架结构的划分与定义

在GB 50011-2010建筑抗震设计规范中，6.1.3条及其条文解释将框架—剪力墙结构分为三类，见表1。

表1 抗规对框架—剪力墙结构的细分

1.2 新高规对少墙框架结构的划分与定义

在JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程中，8.1.3条按照在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值，把框架—剪力墙结构分成了四种类型，并给出相应设计方法，见表2。

2 少墙框架结构的相关设计问题

2.1 位移指标的控制

按照GB 50011-2010建筑抗震设计规范中6.1.3条的条文解释，少墙框架层间位移角限值需按底层框架部分承担倾覆力矩的大小，在框架结构和框架—抗震墙结构两者的层间位移角限值之间偏于安全内插。而按照JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程中8.1.3条的条文解释，少墙框架的位移相关控制指标按框架—剪力墙结构的规定采用，对于Mf/M0≤80%的情况，如果最大层间位移角不能满足框架—剪力墙结构的限值要求，可按有关规定，进行结构抗震性能分析论证。

表2 按倾覆力矩比细分的框架剪力墙结构

2.2 防震缝宽度

按GB 50011-2010建筑抗震设计规范中6.1.4条规定，少墙框架结构应按框架结构的要求设置抗震缝。

2.3 剪力墙的设计

按GB 50011-2010建筑抗震设计规范中6.2.13-4条规定，设置少量抗震墙的框架结构，其框架部分的地震剪力值，宜采用框架结构模型和框架—抗震墙结构模型二者计算结果的较大值。按照这个要求实际设计时，框架的设计需要进行两个模型的包络设计，即根据不带剪力墙的框架结构模型和带剪力墙的少墙框架结构两个模型的计算结果进行框架的设计。但对于抗震墙的详细设计要求没有表述。

而JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程中，并未对少墙框架中的剪力墙有特殊说明，但对于少墙框架结构的表述出现在“8框架—剪力墙结构设计”章节中，这就有了默认的一个前提，即:少墙框架结构属于框架—剪力墙结构。按此理解，少墙框架中的剪力墙设计也须按照普通的框架—剪力墙结构进行。然而我们知道，虽然少墙框架中剪力墙较少或很少，但由于剪力墙的刚度要大于框架，还是会吸引很大的地震作用，因此少墙框架结构中的剪力墙往往出现抗剪承载力超限和暗柱纵筋超筋的情况，很难调整。

目前在实际工程项目中，对于少墙框架中剪力墙的设计没有统一定论，但是存在几种设计方法:

1)按照构造要求进行配筋设计。这种设计方法把剪力墙仅当作框架结构的一个安全储备。具体说就是不看剪力墙的计算结果，剪力墙完全按照构造要求进行分布筋和暗柱纵筋的设计。

2)按照剪力墙的承载能力上限进行配筋设计。对于没有超筋(包括抗剪超筋和抗弯超筋)的剪力墙，按照计算结果进行配筋设计。对于抗剪超筋的剪力墙，按照其截面尺寸所能承受的最大剪力设计值进行墙体的水平分布筋的设计。按构造要求进行墙体的竖向分布筋设计。对于抗弯超筋的剪力墙，按照计算结果进行墙体水平及竖向分布钢筋的设计。暗柱的纵筋可按照暗柱的最大配筋率进行设计，如果抗弯超筋较多，可以将暗柱适当加大，以满足暗柱最大配筋率的要求。

以上两种设计方法中，第一种设计方法的思路是，把少墙框架结构仍归到框架结构的范畴，框架按照有墙无墙两个模型进行包络设计，而剪力墙仅用来提供侧向刚度，以解决纯框架结构小震时弹性层间位移角超出限值的问题(无墙模型的层间位移角可以不考虑限值要求)。剪力墙在中震及大震情况下破坏，退出工作。框架按照包络设计的计算结果进行设计。

第二种设计方法的思路在第一种设计方法的基础之上，进一步提高剪力墙的设计配筋标准，不仅仅解决纯框架结构小震时弹性层间位移角超出限值的问题，同时尽可能高的加强剪力墙，使之即使不能完全实现“第一道防线”的作用，也能在地震作用下吸收一定的地震能量，减轻框架的负担，从而增加安全储备。

由于规范缺少详细的说明，因此上述两种少墙框架中剪力墙的设计方法并没有在设计院之间形成明确共识，不同的审图单位执行的标准也不尽相同，因此具体的工程设计中，设计方应与审图单位对此问题进行充分有效的沟通。或者在结构方案阶段就结构体系的选择上尽可能避开少墙框架这种结构类型。

3 少墙框架的经济性比较

规范在设计上给出了对于少墙框架结构的相关要求，而设计人员在进行一个具体的项目时，不仅仅要看选择的结构体系是不是符合项目本身的特性，也要看结构体系的经济性。下面用一个简单的实例看一下少墙框架对于框架结构是否经济。

一工程平面布置为:长8.4 m×6，宽8.4 m ×4，共6层，层高均为3.8 m，平面布置见图1。

图1 框架结构平面布置图

地震相关参数为:8度(0.20g)，Ⅱ类场地，设防地震分组第一组，考虑偶然偏心。方案A采用钢筋混凝土框架结构，框架柱700×700，框架梁400×700，计算结果均满足规范相关要求。方案B采用钢筋混凝土框架结构，框架柱600×600，框架梁400×700，计算结果中的层间位移角不满足规范要求。方案C在方案B的基础上利用楼梯间增设了少量剪力墙(见图2)，剪力墙厚200，根据计算结果方案C为少墙框架结构。方案A，B，C对应的信息及计算结果见表3。

图2 少墙框架结构平面布置图

表3 方案A，B，C的分析结果对比

按照GB 50011-2010建筑抗震设计规范的要求，在框架结构和框架—抗震墙结构两者的层间位移角限值之间偏于安全内插。

3.1 X向层间位移角限值

1)按照 Mf/M0=1.0，层间位移角限值1/550，Mf/M0=0.5，层间位移角限值1/800来内插，得到方案C的层间位移角限值为1/647。

2)按照 Mf/M0=1.0，层间位移角限值1/550，Mf/M0=0.1，层间位移角限值1/800来内插，得到方案C的层间位移角限值为1/600。

综合1)，2)，方案C的X向层间位移角限值应为1/647。

3.2 Y向层间位移角限值

1)按照 Mf/M0=1.0，层间位移角限值 1/550，Mf/M0=0.5，层间位移角限值1/800来内插，得到方案C的层间位移角限值为1/721。

2)按照 Mf/M0=1.0，层间位移角限值 1/550，Mf/M0=0.1，层间位移角限值1/800来内插，得到方案C的层间位移角限值为1/633。

综合1)，2)，方案C的X向层间位移角限值应为1/721。

3.3 经济性比较

按GB 50011-2010建筑抗震设计规范中6.2.13-4条规定，该项目在考虑少墙框架结构时，框架的设计需要进行方案B(不带剪力墙的框架结构模型)和方案C(带剪力墙的少墙框架结构模型)的包络设计。因此，框架和板配筋的总量为max(322.7;297.0)=322.7 t。剪力墙的配筋按照剪力墙的承载能力上限进行配筋设计，其墙体钢筋总量为13.5 t。少墙框架的总用钢量为336.2 t，大于方案A(框架结构)的总用钢量320.3 t，约增加了5%。而混凝土用量上，少墙框架与方案A基本相当。考虑到方案C的剪力墙配筋是按照剪力墙的承载能力上限进行的，若全按照构造配筋，则用钢量会降低。以此例综合来看，方案C与方案A的造价基本相当。

4 结语

少墙框架结构往往是由于建筑布局而无法设置足够的剪力墙而形成典型的框架—剪力墙结构时出现的。由于在少墙框架结构中，剪力墙无法成为有效的“第一道防线”，而且在经济性上也没有优势，因此在抗震概念设计上，我们要尽可能采用其他结构体系而不采用少墙框架结构。另一方面，如果一个纯框架结构其他方面都很合理，仅层间位移角略超规范限值，这个时候才是少墙框架结构得到应用的合适机会。

［1］ GB 50011-2010，建筑抗震设计规范［S］.

［2］ JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S］.

［3］ 朱丙寅.建筑抗震设计规范应用与分析［M］.北京:中国建筑工业出版社，2011.